Очень краткая история жизни на Земле: 4,6 миллиарда лет в 12 лаконичных главах

Погибли почти все раковинные моллюски – одних сожгла кислота, другие задохнулись в бескислородных водах. Выжили считаные виды, среди которых была Claraia, похожая на морского гребешка. В перми и до нее властителями морей были плеченогие, или брахиоподы, – существа, очень похожие на двустворчатых моллюсков, которые питались, отцеживая детрит из морской воды. Вымирание нарушило баланс – почти все плеченогие вымерли, а считаные современные виды играют в морских экосистемах очень незначительные роли. Ход перешел к Claraia и ее потомкам – именно поэтому побережья и дно современных морей так изобилуют двустворчатыми моллюсками, такими как устрицы и мидии (и морские гребешки), а плеченогие обычно встречаются в окаменелостях. Последствия пермского вымирания мы наблюдаем по сей день.

На суше были сметены поколения амфибий и рептилий. Исчезли легионы неуклюжих, рогатых бородавчатых парейазавров. Не пережили пермского периода и парусные пеликозавры, как и большинство родственных им терапсид. Почти полностью были уничтожены огромные стада дицинодонтов, мирно глодавших хвощи и папоротники на пермских равнинах, вместе с преследовавшими их саблезубыми горгонопсами.

Почти всем амфибиям пришлось вернуться в воду, из которой они вышли в далеком уже девоне. Те же, кто переходил к наземной жизни и чьи повадки и образ жизни больше напоминали рептилий, вымерли. Именно в этой группе когда-то в раннем карбоне появился предок всех амниот, благодаря которому проект «жизнь на суше» стал гораздо более осуществимым. До наших дней не дожил никто из подобных животных.

Ад, приоткрывший свои врата в Китае и удивительно широко распахнувший их в Сибири, забрал в свою ненасытную утробу почти всю жизнь на Земле. Суша превратилась в беззвучную и безжизненную пустыню. Растительной жизни почти не осталось, а уцелевшие судорожно цеплялись за умирающую планету. Практически мертвы были океаны. Рифы исчезли, дно покрылось ковром зловонной слизи. Жизнь словно отбросили назад, в докембрийскую эпоху.

Но жизнь вернется. И когда это произойдет, это будет самый красочный, самый буйный карнавал великолепия, который когда-либо видел мир.

6

Парк триасового периода

После кошмара, которым ознаменовался конец пермского периода, планета приходила в себя десятки миллионов лет. Когда-то изобиловавший жизнью на море и на суше мир почти опустел. Вот оппортунистам стало комфортно – как совершенно замечательному листрозавру (Lystrosaurus).

Напоминавшие обликом свинью, аппетитом – золотистого ретривера, а мордой – электрический консервный нож, листрозавры стали животным эквивалентом поросли сорняков на пустыре. Они принадлежали к дицинодонтам – ветви терапсид, некогда обширной и разнообразной группе созданий, которые были властителями земель в пермском периоде. Возможно, от апокалипсиса, унесшего жизни множества их сородичей, листрозавров спасла привычка закапываться при виде опасности.

Успех листрозаврам обеспечила их способность жить где угодно и питаться чем угодно, наравне с их коротким и широким черепом. Нижнюю челюсть, утратившую все зубы и превратившуюся в острый роговой клюв, приводили в движение массивные жевательные мышцы. Верхняя челюсть тоже лишилась зубов и представляла собой клювоподобную пластину, лишь с каждой стороны плоской морды сохранилось по одному клыку, выросшему до небольшого бивня. Мощная голова была подобна экскаватору: все съедобное, что листрозавр был способен найти, откапывалось, соскабливалось, скашивалось и сгребалось в непрестанно жующую пасть.

Сразу после вымирания и еще миллионы лет спустя наземная жизнь была представлена едва ли не исключительно листрозаврами. Стада этих созданий бродили по всей Пангее, чувствуя себя в немногочисленных лесах и болотах так же комфортно, как и в сухих знойных пустынях, ставших основным ландшафтом той эпохи. Были тогда, разумеется, и другие животные, но из десяти особей девять были листрозаврами. Это были, видимо, самые успешные наземные позвоночные, когда-либо обитавшие на Земле.

Кто же выжил помимо листрозавров? Роман земноводных с удаленной от воды сушей, закрученный диадектом и эриопсом, закончился. Триасовые амфибии были водными существами, обликом и повадками напоминавшими крокодилов. При этом среди них попадались великаны, некоторым из которых посчастливилось дожить до середины мелового периода, и лишь тогда эти живые памятники ушедших эпох наконец вымерли. В конечном счете приз достался более мелким формам. В триасе появилась первая лягушка – Triadobatrachus.

В крайних северных и южных широтах Пангеи листрозавры, несмотря на свою повсеместность, встречались значительно реже, особенно в начале триаса. В это время полярные регионы представляли собой обширные территории с засушливым (хотя и не столь иссушающе знойным, как в тропиках) климатом и редкими водоемами, в которых все еще царствовали гигантские земноводные.

Унаследовавшие триас рептилии произошли от немногочисленных небольших созданий, спасшихся от вымирания под ногами (и в норах) листрозавров. Попав в триасовый период, они породили ошеломляющее разнообразие форм в результате взрыва видообразования, который стал дерзким ответом на события, которые почти безвозвратно уничтожили жизнь на планете[140]. Многие из этих новоиспеченных рептилий отправились в воду.

Среди первых появившихся в триасе групп животных, наряду с лягушками, были черепахи. И, как и лягушки, их эволюция началась в воде. Помимо проганохелиса (Proganochelys), обликом очень напоминавшего современных сухопутных черепах с полностью сформированным панцирем, среди триасовых черепах известны: Odontochelys с полностью сформированным брюшным щитом – пластроном, но лишь незначительно расширенными ребрами, у полноценных черепах формирующих спинной щит – карапакс[141]; Pappochelys – животное чуть меньше привычной болотной черепахи, у которого в зачаточном состоянии еще и пластрон, и карапакс[142]; Eorhynchochelys, полностью лишенный и пластрона, и карапакса, у которого совершенно не черепаховый длинный хвост сочетался с совершенно черепаховым клювом[143]. Для черепах, получерепах и даже условно черепах триас был золотым веком, когда самые разные виды этих животных занимали разнообразнейшие природные ниши.

Черепах отдаленно напоминали плакодонты[144], медлительные широкотелые морские животные, часто защищенные карапаксом, с плоскими призмовидными зубами, приспособленными раздавливать раковины моллюсков. А пока плакодонты перерывали ил в поисках моллюсков, над ними под бликами волн стремительно проносились в постоянном поиске рыбы представители других отрядов водных пресмыкающихся – нотозавры и довольно похожие на них талаттозавры и пахиплеврозавры. Это были стройные, длинношеие и длиннохвостые создания, чьи конечности напоминали плавники. Дальние родственники нотозавров – зачастую гораздо более крупные и еще более склонные к жизни в воде плезиозавры, которые появятся спустя миллионы лет. Тем не менее нотозавры, талаттозавры и пахиплеврозавры, как и плакодонты, жили только в триасе и вымерли до его окончания.

На мелководьях рыскал неутомимый шестиметровый любитель рыбы танистрофей (Tanystropheus), у которого шея была длиннее всего тела вместе с хвостом. Еще более любопытно, что при такой длине шея была удивительно негибкой, а ее скелет состоял примерно из дюжины чрезвычайно длинных позвонков. Даже на фоне остальных триасовых рептилий – одна причудливее другой – танистрофей был особенно экзотичен.

А ведь были еще и дрепанозавры.

Большую часть времени эти невероятные существа проводили, зависнув над водой. У них были цепкие хвосты с жесткими «когтями» на конце. Цепляясь хвостом и фиксируясь «когтем», животное повисало над водой и, раскачиваясь, ловило рыбу при помощи загнутых когтей на одном из пальцев каждой передней конечности. Пойманная рыба отправлялась в длинный клюв, напоминающий птичий[145].

В морях триаса обитали и хупезухиды[146] – небольшая группа водных рептилий с короткими ластообразными конечностями, но длинными клюворылыми мордами. Эти странные создания связаны с вершиной эволюции водных рептилий – ихтиозаврами. Тоже появившиеся в триасе, ихтиозавры очень напоминали дельфинов. Они проводили в море всю свою жизнь и здесь же, как и киты, рождали потомство. По размерам некоторые из них также были похожи на современных китов: триасовые шонизавры (Shonisaurus)[147] достигали в длину 21 метра – это не только крупнейшие из известных ихтиозавров, но и вообще самые крупные из известных морских рептилий. И хотя ихтиозавры жили до конца мелового периода, во время их триасового расцвета никто не мог бы сравниться с ними.

На суше переставали пастись громадные рогатые бородавчатые парейазавры, уцелевшие с пермских времен, а вот их гораздо меньшие далекие родственники проколофоны не собирались уходить в тень. Широкие черепа этих маленьких приземистых колючих созданий были полны зубов, пригодных для перемалывания растений или насекомых. Ни одна триасовая заросль папоротников и саговников не обходилась хотя бы без одного из этих неприметных, но деловитых существ. Стоило раздвинуть заросли – и один или несколько стремительно скрывались в тени. В триасе проколофоны были повсюду, но к концу периода не осталось ни одного.

Впрочем, тогда проколофонов легко можно было спутать со столь же колючими и такими же похожими на ящериц клювоголовыми, которые тоже были распространены повсеместно. Правда, в отличие от проколофонов клювоголовые сохранились до наших дней. На нескольких небольших островках у побережья Новой Зеландии нашли убежище небольшие популяции гаттерий – единственного ныне живущего вида клювоголовых, линии, чья история уходит в прошлое почти на четверть миллиарда лет.

Как и в случае клювоголовых, история самых первых чешуйчатых – предков современных змей и ящериц – тоже началась в триасе, с таких видов, как Megachirella[148]. Многие мелкие ранние рептилии выглядели, словно ящерицы, но только Megachirella была настоящей ящерицей.

Ящерицы, как и мелкие амфибии карбона, с легкостью расставались со своими конечностями. В их эволюционной истории это происходило неоднократно. Апофеозом такого стремления стало появление змей, но это случится в далеком пока что юрском периоде, когда распад Пангеи приведет к процветанию и ящериц, и змей[149]. Змеи не сразу лишились всех ног – у некоторых ранних форм оставались задние конечности[150]. Крошечные рудиментарные задние конечности оставались у мелового пахирахиса (Pachyrhachis), плававшего у южных берегов Тетиса[151]. Другая древняя змея, Najash, обладала гораздо более крепкими конечностями, крепившимися к тазу, и обитала на суше[152]. Как видно, уже вскоре после своего возникновения змеи были представлены множеством разнообразных роющих и плавающих видов.

Листрозавры, а вместе ними и еще несколько более редких видов дицинодонтов, переживших Великое вымирание, продолжали развиваться и изменяться, породив несколько похожих, но гораздо более крупных животных – например каннемейерию (Kannemeyeria) размером с добрую корову. Бок о бок с этими крупными существами бродили по равнинам ринхозавры – животные, очень похожие на дицинодонтов, с такими же крупными телами и клювообразными рылами, но эволюционно более тесно связанные с другой группой – властелинами триаса архозаврами (то есть «ящерами-властителями» в переводе с греческого).

Ранние архозавры не все были мелкими. Одним из первых был громадный ужасающий эритрозух (Erythrosuchus) – пятиметровый монстр, который эволюционировал, чтоб извлечь все преимущества, предоставляемые богатой передвижной кладовой в виде листрозавров.

В наше время архозавры представлены двумя абсолютно непохожими группами животных – крокодилами и… птицами. В триасе птицы еще не появились, но зато изобилие существ, так или иначе похожих на крокодилов, могло привести в замешательство.

Самыми похожими были фитозавры, которых можно было бы легко спутать с крокодилами, если бы не их ноздри – они обычно располагались не на рыле, а почти на макушке, рядом с глазами, что позволяло животному легко плыть под водой, показывая над поверхностью лишь меньшую часть тела. Фитозавры были хищниками, возможно, рыбоядными. Близки к ним были растительноядные этозавры, защищавшиеся от угроз бронированными панцирями из островерхих пластин, – прообраз анкилозавров, которые появятся 100 миллионов лет спустя.

Опасаться этозаврам стоило грозных рауизухий – четвероногих хищников до 6 метров в длину, чьи мощные черепа пугающе напоминали черепа огромных плотоядных динозавров наподобие тираннозавра. Аллигаторы, как правило, передвигающиеся почти ползком, при необходимости быстро переместиться прибегают к «высокой походке», заводя выпрямленные ноги под тело, а не растопыривая в стороны. При обитании на суше такая походка требует гораздо меньших затрат энергии. Именно так ходили рауизухии, как и многие другие архозавры. Но некоторые из них перешли на двуногость – по крайней мере временную.

На суше, на море – и в воздухе. В погоне за насекомыми, вышедшими на арену уже в карбоне, а к триасу породившими множество разнообразных, в том числе довольно необычных форм, позвоночные предприняли в перми и триасе несколько попыток освоить полет. Сразу несколько разновидностей планирующих рептилий охотились на стрекоз в лесах перми и триаса. Одним из них был кюнеозавр (Kuehneosaurus), очень похожий и внешне, и образом жизни на современных летучих драконов – ящериц малайских джунглей. Другой формой, более характерной для триаса – в том числе и своей необычностью и непохожестью ни на кого из предшественников, – был шаровиптерикс (Sharovipteryx), который для планирования между деревьями обзавелся тонкой кожистой перепонкой, натянутой между сильно удлиненными задними лапами.

Но полноценно летать, а не просто планировать с дерева на дерево позвоночные начали только в триасе. Аэронавтами стали птерозавры (которых раньше называли птеродактилями) – члены большой группы архозавров, близкие родственники динозавров[153]. Крылья птерозавров представляли собой эластичные мембраны из кожи и мышечных волокон, натянутые между телом и конечностями, точнее, безымянным (четвертым) пальцем – «птеродактиль» означает «крылатый палец». Первые птерозавры были маленькими и подвижными, почти как летучие мыши. И, как и летучие мыши, они были довольно пушистыми.

В процессе эволюции птерозавры увеличивались в размерах, пока к концу мела не достигли размеров небольших самолетов, практически утратив способность к машущему полету. Для взлета легким, но обладающим такими громадными крыльями птерозаврам оставалось только расправить крылья по ветру, а остальное было делом физики. Успеху птерозавров способствовало их хрупкое строение: скелеты этих животных постепенно превратились в жесткие коробкообразные каркасы летательных аппаратов, состоящие из тонкостенных полых костей, стенки которых истончились едва ли не до бумажной прозрачности. Самые крупные птерозавры приспособились парить в восходящих потоках спокойного воздуха. Эти живые планеры могли маневрировать удивительно проворно, чтобы не упускать ни малейшей струи теплого течения даже в пределах размаха собственных крыльев. Так они забирались все выше и выше – лишь для того, чтобы соскользнуть с одного потока и спланировать на соседний[154]. Так они могли покрывать огромные расстояния практически без затраты сил. Гигантские птерозавры, например птеранодон, барражировали над морями, порожденными распадом Пангеи, перелетая между молодыми расходящимися континентами.

Такие перелеты могли осилить лишь самые крупные птерозавры – птеранодоны, кетцалькоатли и, возможно, еще большего размера арамбургиана. Никакая сила не смогла бы взмахнуть этими огромными крыльями, не смяв их. Только у маленьких птерозавров крылья были достаточно малы для активного полета, подобно летучей мыши[155]. Самые последние, самые громадные птерозавры вообще почти не летали, а неуклюже вышагивали, словно огромные самоходные шатры – роста им хватало, чтобы на равных общаться с жирафами.

Распад Пангеи открыл новые возможности для ящериц и змей. Для птерозавров, оседлавших воздушные течения, это стало началом конца. Дрейф континентов в юрском и меловом периодах сделал климат изменчивым и бурным, в противоположность гораздо более равномерному распределению температур триаса. Пусть климат Пангеи вовсе не был комфортным, но вот ветры (за исключением сезона муссонов) были вполне умеренные. Отсутствие ледяных шапок на полюсах и свободная циркуляция океанических течений по всем широтам сглаживали разность температур между полюсами и экватором. Но когда климат стал меняться, усилившиеся ветры стремительно уничтожили хрупких живых воздушных змеев, разбивая их о землю подобно пляжным зонтикам, поваленным штормом и разлетевшимся на кусочки.

Среди буйства рептилий продолжали цепляться за жизнь немногочисленные – крайне немногочисленные – терапсиды, которые не относились к дицинодонтам. В раннем триасе нишу мелких и средних хищников заняли цинодонты размером с собаку, например циногнат (Cynognathus) и тринаксодон (Thrinaxodon). Годы шли, их потомки становились все меньше и меньше, одновременно становясь все свирепее и свирепее. Так, скользя почти незамеченными в самых глухих уголках ночными часами, они превратились в млекопитающих. Но их время пока не пришло.

В позднем триасе среди архозавров с наиболее выраженной двуногостью среди рауизухий, ринхозавров и прочих крокодилоподобных животных появились динозавры.

Динозавры и птерозавры – «птицеподобные» архозавры, противопоставляемые линии, ведущей к крокодилам, – уходят корнями в триасовую группу, характерными представителями которой были афанозавры, например Teleocrater – длинное приземистое четвероногое существо, в целом похожее на крокодила, но с длинной шеей и небольшой головой[156].

Глядя на подобных телеократеру созданий, сложно представить, что их потомкам уготована чудесная и важная судьба, тогда как почти все их соплеменники канут в Лету. Но намек на это крылся в костях. Скорость роста афанозавров была чуть выше, чем у других архозавров, а сами они были чуть более быстрыми и чуть более чуткими.

Еще ближе к динозаврам были силезавры. Более стройные и изящные, они могли похвастаться длинными шеями и хвостами, но передвигались они по-прежнему в основном на четырех ногах[157]. Афанозавры и силезавры вымерли к концу триаса. Их ближайшие родственники, динозавры, перешли к двуногой походке как основному способу передвижения, а не случайным эпизодам и перестроили соответствующим образом всю свою анатомию. И унаследовали Землю.

История динозавров началась без лишнего шума в теплых влажных областях в сердце Гондваны, вдали как от сокрушаемых штормами побережий Тетиса, так и от инопланетного жара близлежащих пустынь. И хотя динозавры уже начали разделяться на хищных теропод и травоядных завропод, хорошо известных по их последующей истории, но в триасовой феерии дицинодонтов, ринхозавров, рауизухий, этозавров, фитозавров и гигантских амфибий динозавры остались на вторых ролях.

Но по мере угасания крупных растительноядных – дицинодонтов и ринхозавров – растительноядные динозавры начали занимать свои места. Одновременно с этим они двинулись на север, достигнув в конце концов экваториальных пустынь, куда раньше путь им был заказан. Но даже тогда они все еще оставались мелкими игроками в великой драме крокодилоподобных архозавров. Тероподы, подобные целофизу (Coelophysis) и эораптору (Eoraptor)[158], были пока что мелкими юркими хищниками, охотившимися на что придется, и ничем не напоминали монстров юры и мела. На суше балом по-прежнему правили рауизухии, в реках и озерах – гигантские амфибии, в морях – множество разных пресмыкающихся. Завроподы и их родня, как платеозавр (Plateosaurus), были, конечно, велики, но до таких исполинов, как брахиозавр или диплодок, им предстоял еще долгий путь. До конца триаса не было никаких явных признаков того, что именно динозаврам, а не какой-то другой группе рептилий, будет сопутствовать такой оглушительный успех. Пока же они занимали скромные средние места в триасовом оркестре и еще 30 миллионов лет оставались в тени других солистов.

Земные глубины тем временем по-прежнему пребывали в движении. Сотни миллионов лет собиравшийся из фрагментов Родинии суперконтинент Пангея, в свою очередь, готовился расколоться на части.

Распад начался в слабом месте – по шву континентальной коры, где похожие драмы уже гремели в далеком прошлом. Задолго до Пангеи, 480 миллионов лет назад, в ордовике две литосферные плиты, столкнувшись, отправили в небытие древний океан, воздвигнув на его месте Аппалачи, протянувшиеся вдоль Восточного побережья Северной Америки.

Спустя многие миллионы лет, в триасе, кора вновь начала рваться почти по той же линии, создавая то, что вскоре обернется новым океаном – Атлантическим. Огромная рифтовая долина, растущая брешь в земле, протянулась от Каролины на юге до залива Фанди на севере. По мере роста бреши в нее с обеих сторон сползали осадочные породы, образуя постоянно меняющийся рисунок озер и рек, полный жизни, но окаймленный вулканами с обеих сторон.

И вот настал миг, когда кора истончилась настолько, что уже не могла сдерживать рыкающее в глубине чудовище. Волна магмы вырвалась на поверхность 201 миллион лет назад, заливая базальтом восток Северной Америки и пока еще близкий запад Северной Африки и выбрасывая в воздух углекислоту, дым, пепел и уже привычный коктейль ядовитых газов. Температура на планете, и так высокая, подскочила до значений, еще более враждебных жизни. Как будто Земля, страдая от своей прошлой неудачи 50 миллионов лет назад, предприняла еще одну попытку избавиться от жизни.

Кризис продолжался 600 000 лет.

В конце концов море залило рифт, давший начало Атлантике. Но это море уже не увидело многих животных, которые могли бы рассекать его воды: катастрофа забрала талаттозавров, пахиплеврозавров, нотозавров, гупезухид и плакодонтов. Остались ихтиозавры и боковая ветвь нотозавров, плезиозавры. Сухопутные дицинодонты и проколофоны, рауизухии и ринхозавры, силезавры, странные Sharovipteryx, Tanystropheus и дрепанозавры – вымирание смело их всех. Великий триасовый цирк сгинул, оставив лишь кучку оборванцев.

От всего обширного древа крокодилоподобных животных осталась лишь веточка, породившая современных нам крокодилов. Выжили, пусть и далеко не все, гигантские амфибии, как и некоторые птерозавры и очень немногие млекопитающие, наряду с цинодонтами (своими родственниками, принадлежащими к терапсидам), недавно возникшие клювоголовые, черепахи, лягушки, ящерицы – и динозавры.

Почему динозавры выжили, а множество очень похожих на них крокодилоподобных созданий нет – до сих пор загадка. В конце концов, это может быть просто везение – вытянул же счастливый билет в конце перми листрозавр. Но теперь плодиться и эволюционировать, заселяя открывшийся дивный новый мир, предстояло именно им – динозаврам.

7

Динозавры в полете

Динозавры всегда были созданы для полета. Началом стала их приверженность двуногости, которая всегда была сильнее, чем у любых из их крокодилоподобных родственников[159].

У большинства животных, передвигающихся на четырех ногах, центр тяжести расположен в районе груди. Чтобы встать на задние лапы, таким животным приходится тратить много сил, и долго стоять в вертикальном положении им тяжело. У динозавров же центр тяжести был смещен назад, к тазовой области. Относительно короткое спереди от бедер, сзади тело уравновешивалось длинным жестким хвостом, поэтому динозавры могли без усилий стоять на задних лапах. В отличие от других амниот с коренастыми мощными конечностями, задние ноги динозавров могли быть длинными и тонкими. Ноги, утончающиеся к концам, легче передвигать. Чем легче передвигать конечности, тем быстрее можно бегать. Передние конечности, больше не задействованные в передвижении, уменьшились, а кисти освободились для других дел – захвата кусков добычи или лазанья по деревьям.

Похожие на длинный рычаг, балансирующий на длинных задних лапах, динозавры обзавелись системой координации, которая постоянно отслеживала положение тела в пространстве. Их мозг и вся нервная система были отточены лучше, чем у любого другого существовавшего до тех пор животного. Благодаря всему этому динозавры могли не только стоять, но и бегать, расхаживать, вертеться и крутиться с самоконтролем и грацией, подобных которым Земля еще не видела, и это оказалось формулой успеха.

Динозавры прошлись паровым катком по остальным формам жизни. К концу триаса они стали столь разнообразны, что заняли все наземные экологические ниши, подобно терапсидам в перми, – но сделали это с непревзойденной элегантностью. Хищные динозавры всех размеров охотились на растительноядных динозавров. Растительноядные же для защиты или вырастали до размеров грузовика, или обрастали броней толщиной с танковую. Завроподы вернулись к четвероногости и стали самыми большими наземными животными за всю историю: некоторые из них достигали 50 метров в длину и весили более 70 тонн, как аргентинозавр (Argentinosaurus)[160].

Но даже гигантам не удалось полностью избежать угрозы быть съеденными. На них охотились гигантские хищники – «сухопутные акулы» кархародонтозавры (Carcharodontosaurus) и гиганотозавры (Giganotosaurus)[161]. Апофеозом – на закате эры динозавров – стал тираннозавр (Tyrannosaurus rex).

В этом создании потенциал уникального строения динозавров был использован полностью. Задние конечности пятитонного монстра представляли собой пару колонн мышц и связок, в которых скорость и грация предшественников были принесены в жертву невероятной мощи и почти непреодолимой силе[162]. Уравновешенное длинным хвостом тело было относительно коротким, передние конечности уменьшились до крохотных придатков, основная масса сконцентрировалась в шейных мышцах и длинных челюстях. Челюсти были полны зубов, размерами и формой напоминавших бананы – если бы бананы могли быть прочнее стали. Эти зубы могли крушить кости[163] и пробивать броню медлительных, но хорошо защищенных растительноядных размером с автобус – таких, как анкилозавр или многорогий трицератопс. Тираннозавр и его родня отрывали от добычи кровавые ломти и заглатывали их целиком – с костями, броней и всем остальным[164].

Но с неменьшим успехом динозавры могли быть и маленькими. Некоторые могли бы станцевать у вас на ладони. Например, микрораптор (Microraptor) был размером с ворону и весил не больше килограмма, а своеобразный и (Yi), похожий на летучую мышь и такой же крохотный, как его название, весил вдвое меньше.

Терапсиды были размером от мелкого терьера до слона, но динозавры превзошли их со всех сторон. Как же им удалось стать такими громадными – и такими крошечными?

Все началось со способа дыхания.

Еще в глубокой древности среди амниот произошел раскол. Млекопитающие – последние выжившие терапсиды, дотриасовые реликты, смело прятавшиеся в тени динозавров, – дышали, просто вдыхая и выдыхая. Если взглянуть беспристрастно – это довольно неэффективный способ снабжать тело кислородом и избавлять от углекислоты. Приходится расточительно расходовать энергию на прокачку свежего воздуха через рот и нос и далее по дыхательным путям в легкие, где кислород всасывается в кровеносные сосуды, окружающие легкие. И те же кровеносные сосуды должны сбросить избыток углекислоты в тот же самый просвет легких, откуда воздух надо выкачать наружу по тому же длинному пути. Поэтому очень сложно избавиться сразу от всего несвежего воздуха в легких, равно как заполнить каждый уголок легкого свежим воздухом за один вдох.

Другие амниоты – динозавры, ящерицы и прочие – тоже вдыхают и выдыхают воздух через те же отверстия, но последовательность событий между вдохом и выдохом у них совсем другая. Эти животные развили одностороннюю систему работы с воздухом, благодаря которой дыхание стало гораздо более эффективным. Воздух после вдоха попадал в легкие, но не выходил обратно сразу же. Вместо этого через односторонние клапаны он направлялся в обширную систему воздушных мешков. Подобная картина наблюдается у некоторых современных ящериц[165], но максимально использовали систему воздушных мешков динозавры. У них воздушные мешки – фактически расширения легких – окружали внутренние органы и даже заходили внутрь костей[166]. Динозавры были воздушными животными.

Такая система работы с воздухом была столь же элегантна, сколь необходима. Имея развитую нервную систему и ведя активный образ жизни, динозавры вырабатывали и расходовали большое количество энергии, которое существенно нагревало их тела. При такой активности необходимо доставлять кислород к нуждающимся в нем тканям настолько эффективно, насколько это только возможно. Двигательная активность приводила к выработке значительного количества избыточного тепла. Воздушные мешки хорошо поглощали и рассеивали его. В этом кроется секрет громадных размеров, которых достигали динозавры – у этих животных было воздушное охлаждение.

Если тело растет в размерах при сохранении формы, то его объем увеличивается гораздо быстрее площади его поверхности[167]. Иными словами, чем больше размеры тела, тем больше соотношение между объемом внутренних и поверхностных тканей. В результате может возникнуть проблема снабжения тела пищей, водой и кислородом, как и проблема удаления отходов и тепла, вырабатываемого в результате жизнедеятельности, – ведь площадь поверхности, через которую происходит обмен, по отношению к объему обслуживаемых тканей неуклонно уменьшается.

Большинство созданий имеют микроскопический размер, так что для них такой проблемы не существует, но стоит вырасти больше типографской точки – и она встанет в полный рост. Решением является, во-первых, развитие специализированных транспортных систем, таких как сосудистая, легкие с системой бронхов и альвеол; а во-вторых – изменение формы и создание увеличенных или запутанных конструкций в качестве радиаторов, от парусов пеликозавров и ушей слонов до сложных лабиринтов в легких, которые, помимо газообмена, выполняют и другую важную роль, активно рассеивая тепло[168].

Млекопитающие, оказавшись в мире без динозавров и получив возможность не ограничиваться размерами барсука, решили эту проблему за счет избавления от волос по мере увеличения размеров тела и потоотделения. Капельки влаги, испаряясь на поверхности тела, забирают необходимое для этого тепло от подкожной сети сосудов, создавая эффект охлаждения. Выдыхаемый из легких воздух тоже уносит с собой тепло, поэтому некоторые особенно мохнатые млекопитающие тяжело дышат, открыв пасть и высунув длинный влажный язык, чтобы охладиться. Самым большим наземным млекопитающим был парацератерий (Paraceratherium) – высокий безрогий носорог с вытянутым телом, живший около 30 миллионов лет, спустя многие миллионы лет после исчезновения динозавров. Его рост был около 4 метров в холке, а вес – до 20 тонн.

Но крупнейшие динозавры были намного, намного больше. У гигантских завропод, таких как один из крупнейших когда-либо существовавших наземных животных 70-тонный 30-метровый аргентинозавр, площадь поверхности была ничтожна в сравнении с объемом тела. И даже изменения формы тела – удлинения шеи и хвоста – было совершенно недостаточно, чтобы справиться с избытком тепла, производимым его громадными внутренностями.

Завроподы были очень большими, но есть эмпирическое правило: у больших животных метаболизм менее интенсивный, чем у мелких, поэтому они не такие горячие. Чтобы согреться на солнце, такому динозавру нужно было очень много времени – но и остывать ему тоже приходилось очень долго, поэтому очень большой динозавр, однажды разогревшись, дальше мог поддерживать такую температуру просто благодаря своим размерам[169].

Впрочем, достижение динозавров все равно спасало их, позволяя вырастать такими огромными. Так как от их легких, самих по себе объемных, расходилась по всему телу система воздушных мешков, эти животные были не такими массивными, как казались – при своих размерах. Воздушные мешки в костях облегчали и скелет. Скелет динозавров – это подлинный шедевр биологической инженерии: кости облегчены до набора полых несущих стоек при абсолютном минимуме ненесущих частей.

Но фокус в том, что роль системы воздушных мешков не ограничивалась отведением тепла из легких. Они забирали тепло непосредственно от внутренних органов, так что отпадала необходимость сначала переносить его с током крови в легкие, теряя по пути часть и усложняя тем самым задачу. Наиболее выгодно это было для печени – органа, вырабатывающего очень много тепла, который у крупного динозавра достигал размеров автомобиля. Воздушное охлаждение внутренностей динозавров было более эффективным, чем жидкостная альтернатива млекопитающих[170]. Благодаря этому динозавры смогли достичь гораздо больших размеров, чем млекопитающие, не сварившись при этом заживо.

Так что аргентинозавр в гораздо меньшей степени был громоздким бегемотом, чем легко ступающей четвероногой нелетающей… птицей. Ведь именно птицы – наследники динозавров – обладают таким же облегченным скелетом и особым строением тела, таким же быстрым обменом веществ и такой же системой воздушного охлаждения. И все эти приспособления чрезвычайно полезны для полета – занятия, требующего легкой прочной рамы.

Полет ассоциируется еще и с перьями. Покрывающее тело оперение было отличительной чертой динозавров почти с самого начала их истории. Поначалу перья были больше похожи на волосы, как и у птерозавров – первой группы позвоночных, освоивших полет в далеком триасе, и близких родственников динозавров[171]. Даже без необходимости летать перья обеспечивают достаточную теплоизоляцию маленькому животному, вырабатывающему много тепла. Проблема, стоявшая перед мелкими активными динозаврами, была противоположна заботившей гигантов – мелким требовалось предотвратить рассеивание добытого дорогой ценой тепла в окружающую среду[172]. Простые перья быстро эволюционировали: у них появились опахало, бородки и окраска[173]. Для таких умных и активных животных, как динозавры, была характерна сложная социальная жизнь, в которой демонстрация играла важную роль.

Еще одним ключом к успеху динозавров стало откладывание яиц. Несмотря на то что позвоночные, в общем, всегда откладывали яйца – что и позволило первым амниотам завоевать сушу, – многие вернулись к древнему, унаследованному еще от первых челюстноротых способу размножения – живорождению. Это лишь вопрос поиска такой стратегии защиты потомства, которая не окажется слишком обременительной для родителя. Млекопитающие тоже начинали с откладывания яиц. Затем почти все они перешли к живорождению, но заплатили за это огромную цену. Живорождение – крайне энергозатратная стратегия, что накладывает ограничения на предельный размер сухопутных млекопитающих[174]. Кроме того, при живорождении ограничено количество детенышей в помете[175].

Динозавры никогда не защищали свое потомство таким образом. Все динозавры откладывали яйца – как и все остальные архозавры. Активные и сообразительные животные, динозавры повышали шансы своего потомства на успех, высиживая кладку в гнезде и заботясь о вылупившихся детенышах. Многие, особенно самые стадные растительноядные, например завроподы и практически сменившие их в мелу гадрозавры, которые были мельче и ходили, по крайней мере, время от времени на двух ногах, устраивали гнезда на общественных гнездовьях, которые могли занимать все видимое пространство от горизонта до горизонта. Самки динозавров, откладывая яйца, тратили кальций из собственных костей, чтобы сформировать скорлупу; эту черту унаследовали и птицы[176].

В свете преимуществ, которые давало откладывание яиц, такая жертва была вполне оправданной. Яйцо амниот – один из шедевров эволюции. В нем упрятан не только эмбрион, но и полноценная система жизнеобеспечения. Яйцо содержит запас питательных веществ, достаточный для обеспечения зародыша до вылупления, а система удаления отходов все это время предотвращает отравление такой изолированной биосферы. Отложив яйцо, самка оказывалась избавленной от проблем и затрат на обеспечение будущего детеныша, укрытого в ее теле.

Некоторые динозавры все-таки тратили силы на заботу о своем потомстве после вылупления – но они не были намертво связаны этим обязательством. Некоторые ограничивались закапыванием яиц в теплую нору или навоз. Энергия, которая иначе была бы потрачена на воспроизведение и защиту небольшого числа потомков, могла быть потрачена, например, на откладывание значительно большего количества яиц, чем может выносить живородящее животное. И, конечно, на рост. Росли динозавры быстро. Завроподам требовалось расти так быстро, как это только возможно, чтобы стать неинтересными для хищников. Хищникам приходилось расти в ответ. Например, тираннозавр набирал взрослый вес – 5 тонн – меньше чем за 20 лет, прибавляя в день по два килограмма. Никто из его не таких громадных родственников не рос с такой скоростью[177].

Динозавры и их ближайшие родичи потратили миллионы лет, накапливая приспособления к полету: перья, быстрый обмен веществ, эффективное воздушное охлаждение для регулирования температуры тела, легкая конструкция тела и исключительная приверженность откладыванию яиц[178]. Зачастую динозавры пользовались некоторыми из этих адаптаций для совершенно нептичьих задач – например чтобы вырасти до размеров, которых еще – и никогда после – не видала суша. В конце концов динозавры получили разрешение на взлет. Как же они сделали последний шаг и оказались в воздухе?

Это произошло в юрском периоде, когда в процессе эволюции представители одной из линий и без того некрупных хищников стали еще меньше. Чем мельче они становились, тем гуще становился их перьевой покров – ведь мелким животным с быстрым обменом веществ нужно как-то удерживать тепло. Некоторые из них жили на деревьях – на что не пойдешь, лишь бы улизнуть от своих более крупных собратьев. Некоторые открыли, как пользоваться своими оперенными крыльями, чтобы подольше оставаться в воздухе, – и стали птицами.

В крыле нет ничего волшебного. Вся суть крыла – в его форме, благодаря которой в полете, вклиниваясь в воздух, крыло заставляет одни частицы двигаться очень быстро, а другие – медленнее. Результатом разности скоростей воздуха на разных участках крыла оказывается появление направленной вверх силы, действующей на крыло. Величина этой силы пропорциональна скорости, с которой движется крыло, а называется эта сила подъемной.

Есть два способа подняться в воздух.

Можно стартовать с поверхности земли (или воды). Будущему воздухоплавателю надо разогнаться как можно быстрее, хлопая крыльями со всей силы. Теоретически можно взлететь и держа крылья строго горизонтально, но в реальности среди летающих животных не встречается столь классных бегунов. При взмахе крылом изменяется распределение потоков воздуха вокруг него и их скорости, что увеличивает подъемную силу, и невероятное становится возможным[179].

Альтернативный вариант – забраться на возвышенность и прыгнуть вниз, позволяя потрудиться для разгона силе тяжести. Еще надежнее прыгнуть в восходящий поток – струю теплого воздуха, поднимающуюся от земли.

Лучшие среди летунов – мелкие, даже микроскопические создания, отдающиеся на волю ветров. Таких много среди живых существ, и подобным образом они путешествовали с незапамятных времен, будь то плывущие в ордовикском бризе споры древнейших наземных растений, выдыхаемые тираннозавром вирусы, сорвавшиеся с его кожи бактерии, вцепившиеся в паутинки пауки, крошечные насекомые – все они составляли и составляют обширный, сильно недооцениваемый воздушный планктон, парящий всюду – и прямо над поверхностью земли, и на границе космоса. Очень маленьким организмам, как и спорам или пыльце, чтобы подняться в воздух, не нужны ни крылья, ни какие бы то ни было иные приспособления – достаточно легкого ветерка.

В этом-то и проблема. Аэропланктон не способен управлять своим движением, полностью подчиняясь капризам ветра. Даже маленьким летунам нужны крылья, если они желают сами направлять свой полет. Но для существа размером с пылинку молекулы воздуха представляются чем-то гораздо большим, чем, к примеру, для пчелы или мухи. С точки зрения пылинки воздух вязкий, словно вода или сироп, так что полет больше похож на плавание. Крылья самых маленьких насекомых напоминают скорее щетинки – ими не машут, а гребут, выбирая направление в воздухе.

Для создания же, для которого сила тяжести – в силу его размеров – важнее, чем движение молекул воздуха, первым опытом полета становится просто управляемое падение – например парашютирование. Парашют, который можно заставить перемещаться по горизонтали на расстояние большее, чем по вертикали, – это уже планер, хотя планирование – тоже всего лишь контролируемое падение[180].